Tulong sa Tele2, mga taripa, mga tanong

UNANG KABANATA, na maaaring ituring na paunang salita; sa loob nito, nakikilala ng mambabasa ang may-akda at, kasama niya, ay sumasalamin sa mga tampok ng modernong pisikal na agham.Ang pinaka nakakagulat na bagay, marahil, sa modernong pisika ay ang hindi inaasahang koneksyon sa pagitan ng espasyo, kung saan ang mga kalawakan at

Kabanata 3: Tamang Matematika, Pangit na Physics Ang mga field equation ni Einstein ay isang koleksyon ng mga kumplikado, magkakaugnay na mga function, ngunit maaari silang lutasin ng sinumang may kinakailangang kasanayan at pagtitiyaga. Kasunod ng pagbubukas

Background ng physics. Pagmamasid sa pisikal phenomena na naganap noong sinaunang panahon. Sa oras na iyon, ang proseso ng pag-iipon ng makatotohanang kaalaman ay hindi pa naiba-iba: ang pisikal, geometriko at astronomikal na mga konsepto ay binuo nang magkasama.

Ang sistematikong akumulasyon ng mga katotohanan at mga pagtatangka na ipaliwanag at gawing pangkalahatan ang mga ito, na nauna sa paglikha ng pisika (sa modernong kahulugan ng salita), ay naganap lalo na masinsinang sa panahon ng kulturang Greco-Romano(6th century BC - 2nd century AD). Sa panahong ito, ang mga unang ideya tungkol sa atomic na istraktura ng bagay(Democritus, Epicurus, Lucretius), isang geocentric na sistema ng mundo ay nilikha (Ptolemy), ang mga simula ng isang heliocentric system ay lumitaw (Aristarchus ng Samos), ilang simpleng mga batas ng estatika(rules of leverage, center of gravity), unang resultang nakuha inilapat na optika(ginawa ang mga salamin, natuklasan ang batas ng pagmuni-muni ng liwanag, natuklasan ang kababalaghan ng repraksyon), natuklasan ang pinakasimpleng mga prinsipyo hydrostatics(Batas ni Archimedes). Ang pinakasimpleng phenomena ng magnetism at kuryente ay kilala noong sinaunang panahon.

Pagtuturo Aristotle (389 – 322 BC) buod ng kaalaman sa nakaraang panahon 1. Ang mga turo ni Aristotle, na na-canonize ng simbahan, ay naging isang preno sa karagdagang pag-unlad ng pisikal na agham. Pagkatapos ng libu-libong taon ng pagwawalang-kilos at pagkabaog, ang pisika ay muling nabuhay noong ika-15 at ika-16 na siglo. sa paglaban sa scholastic philosophy. Ang muling pagkabuhay ng agham ay pangunahing tinutukoy ng mga pangangailangan ng produksyon sa panahon ng pagmamanupaktura. Ang mahusay na mga pagtuklas sa heograpiya, lalo na ang pagtuklas sa Amerika, ay nag-ambag sa akumulasyon ng maraming mga bagong obserbasyon at ang pagbagsak ng mga lumang prejudices. Ang pagbuo ng mga crafts, shipping at artilerya ay lumikha ng mga insentibo para sa siyentipikong pananaliksik. Nakatuon ang siyentipikong kaisipan sa mga problema sa konstruksyon, haydrolika at ballistic, at tumaas ang interes sa matematika. Ang pag-unlad ng teknolohiya ay lumikha ng mga pagkakataon para sa eksperimento. Leonardo da Vinci Nagbigay ng isang buong serye ng mga pisikal na tanong at sinubukang lutasin ang mga ito sa pamamagitan ng eksperimento. Ang kasabihan ay pag-aari niya: "Ang karanasan ay hindi kailanman nanlilinlang, tanging ang ating mga paghatol ang mapanlinlang" .

Gayunpaman, noong ika-15-16 na siglo, ang mga indibidwal na pisikal na obserbasyon at eksperimentong pag-aaral ay random na kalikasan. Noong ika-17 siglo lamang nagsimula sistematikong aplikasyon ng eksperimentong pamamaraan sa pisika at ang patuloy na paglago ng pisikal na kaalaman mula noon.

Ang unang yugto ng pag-unlad ng pisika , tinatawag na klasikal, nagsisimula sa mga gawa Galileo Galilei (1564 – 1642) . Eksakto Si Galileo ang lumikha ng eksperimentong pamamaraan sa pisika. Isang maingat na naisip na eksperimento, paghihiwalay ng mga pangalawang kadahilanan mula sa pangunahing isa sa kababalaghan na pinag-aaralan, ang pagnanais na magtatag ng tumpak na dami ng mga ugnayan sa pagitan ng mga parameter ng kababalaghan - ito ang pamamaraan ni Galileo. Gamit ang pamamaraang ito, inilatag ni Galileo ang mga panimulang pundasyon mga nagsasalita. Pinabulaanan ni Galileo ang mga maling pahayag ng mekanika ni Aristotle: siya, sa partikular, ay naipakita na hindi ang bilis, ngunit ang acceleration ay bunga ng panlabas na impluwensya sa katawan. Sa aking trabaho "Mga pag-uusap at mga patunay sa matematika tungkol sa dalawang bagong sangay ng agham..." (1638) Galileo convincingly substantiates ito konklusyon, na kumakatawan sa unang pagbabalangkas batas ng pagkawalang-galaw, inaalis ang mga nakikitang kontradiksyon. Pinatunayan niya iyon sa pamamagitan ng karanasan ang acceleration ng libreng pagkahulog ng mga katawan ay hindi nakasalalay sa kanilang density at masa. Isinasaalang-alang ang galaw ng isang itinapon na katawan, natagpuan ni Galileo batas ng pagdaragdag ng mga paggalaw at mahalagang nagpapahayag ng posisyon tungkol sa kalayaan ng pagkilos ng mga pwersa. Ang "Mga Pag-uusap" ay nagbibigay din ng impormasyon tungkol sa lakas ng mga katawan. Siya rin ay bumuo ng mga ideya tungkol sa relativity ng paggalaw(prinsipyo ng relativity), paggalaw ng mga katawan sa isang hilig na eroplano ( sa katunayan, natuklasan niya ang unang dalawang batas ni Newton).

Sa mga gawa ni Galileo at Blaise Pascal ang mga pundasyon ay inilatag hydrostatics. Nakagawa si Galileo ng mahahalagang pagtuklas sa iba pang larangan ng pisika. Sa kauna-unahang pagkakataon, kinumpirma niya sa eksperimento ang kababalaghan ng pag-igting sa ibabaw, na pinag-aralan nang maglaon. Nagpayaman si Galileo inilapat na optika kanyang teleskopyo, at ang kanyang thermometer ay humantong sa quantitative na pag-aaral ng thermal phenomena.

Sa unang kalahati ng ika-17 siglo, lumitaw ang pisikal na doktrina ng mga gas, na may malaking praktikal na kahalagahan. Disipulo ni Galileo E. Torricelli natuklasan ang pagkakaroon ng presyon ng hangin at lumilikha ng una barometro. O. Guericke nag-imbento ng air pump at sa wakas ay pinabulaanan ang pahayag ni Aristotelian tungkol sa "takot sa kawalan ng laman." R. Boyle at ilang sandali pa E. Marriott Pinag-aaralan nila ang pagkalastiko ng mga gas at natuklasan ang batas na kilala sa ilalim ng kanilang pangalan. V. Snellius (Holland) at R. Descartes (France) matuklasan ang batas ng light refraction. Ang paglikha ng mikroskopyo ay nagsimula sa parehong panahon. Ang mga obserbasyon sa mga magnet (sa ship navigation) at sa electrification sa panahon ng friction ay nagbibigay ng mahalagang impormasyon sa larangan ng electrostatics at magnetostatics, na ang pinagmulan nito ay dapat kilalanin bilang English naturalist W. Gilbert .

Ang ika-2 kalahati ng ika-17 siglo ay mas mayaman sa mga kaganapan. Inilatag ng "Mga Pag-uusap" ni Galileo ang pundasyon para sa pananaliksik mga batayan ng mekanika. Pag-aaral ng curvilinear motion ( X. Huygens ) inihanda ang pagbubukas pangunahing batas ng mekanika- ang relasyon sa pagitan ng puwersa, masa at acceleration, unang nabuo I. Newton sa kanyang "Mga prinsipyo ng matematika natural na pilosopiya"(1687) . Itinatag din ni Newton ang pangunahing batas ng system dynamics (pagkakapantay-pantay ng aksyon at reaksyon), kung saan natagpuan ng mga nakaraang pag-aaral ng epekto ng mga katawan (H. Huygens) ang kanilang generalization. Sa unang pagkakataon, nag-kristal ang mga pangunahing konsepto ng pisika -- mga konsepto ng espasyo at oras.

Batay sa mga batas ng planetary motion na itinatag ni Kepler, unang bumalangkas si Newton sa kanyang Principia batas ng unibersal na grabitasyon, na sinubukang hanapin ng maraming siyentipiko noong ika-17 siglo. Kinumpirma ni Newton ang batas na ito sa pamamagitan ng pagkalkula ng acceleration ng Moon sa orbit nito batay sa halaga ng acceleration of gravity na sinusukat noong 70s ng ika-17 siglo. Ipinaliwanag din niya ang mga kaguluhan sa paggalaw ng Buwan at ang sanhi ng pag-agos at pag-agos ng dagat. Ang kahalagahan ng pagtuklas na ito ni Newton ay hindi maaaring labis na tantiyahin. Ipinakita nito sa mga kontemporaryo ang kapangyarihan ng agham. Ito binago ang buong nakaraang larawan ng uniberso.

Kasabay nito, sina X. Huygens at G. Leibniz bumalangkas batas ng konserbasyon ng momentum ( dating ipinahayag ni Descartes sa isang hindi tumpak na anyo) at ang batas ng konserbasyon ng mga puwersang nabubuhay. Lumilikha si Huygens ng teorya ng isang pisikal na pendulum at gumagawa ng isang orasan na may isang pendulum. Isa sa maraming nalalamang siyentipiko noong ika-17 siglo R. Hooke (England) opens na kilala sa kanyang pangalan batas ng pagkalastiko. M. Mersenne (France) ang naglalagay ng mga pundasyon pisikal na acoustics; pinag-aaralan niya ang tunog ng isang string at sinusukat ang bilis ng tunog sa hangin.

Sa mga taong ito, dahil sa pagtaas ng paggamit ng mga spotting scope, mabilis na umuunlad ang geometric optics at mga pangunahing kaalaman sa pisikal na optika. F. Grimaldi (Italy) noong 1665 ay natuklasan ang diffraction ng liwanag. Binuo ni Newton ang kanyang teorya ng dispersion at interference ng liwanag. Inilalagay niya ang hypothesis ng light corpuscles. Ang spectroscopy ay nagmula sa optical studies ni Newton. O. Roemer (Denmark) noong 1672 sinusukat ang bilis ng liwanag. Binubuo ng kontemporaryong Huygens ni Newton ang orihinal mga batayan ng wave optics, bumubuo ng prinsipyo ng pagpapalaganap ng mga alon (liwanag), na kilala sa ilalim ng kanyang pangalan, ginalugad at ipinapaliwanag ang kababalaghan ng dobleng repraksyon sa mga kristal 2.

kaya, noong ika-17 siglo ang mga pundasyon ng mekanika ay nilikha at nagsimula ang pananaliksik sa pinakamahalagang larangan ng pisika - sa pag-aaral ng kuryente at magnetism, init, pisikal na optika at acoustics.

Noong ika-18 siglo Ang karagdagang pag-unlad ng lahat ng larangan ng pisika ay nagpapatuloy. Ang Newtonian mechanics ay naging isang malawak na sistema ng kaalaman, na sumasaklaw sa mga batas ng paggalaw ng mundo at mga katawang makalangit. Sa pamamagitan ng paggawa L. Euler , Pranses siyentipiko A. Clairaut at iba pa ay nililikha celestial mechanics, dinala sa mataas na pagiging perpekto P. Laplace. Sa binuo nitong anyo, ang mga mekanika ay naging batayan ng teknolohiya ng makina noong panahong iyon, sa partikular na haydrolika.

Sa iba pang mga sangay ng pisika noong ika-18 siglo, naganap ang karagdagang akumulasyon ng data na pang-eksperimento, at ang pinakasimpleng mga batas ay nabuo. V. Franklin ay nagbabalangkas batas ng konserbasyon ng bayad. Sa kalagitnaan ng ika-18 siglo ito ay nilikha unang electric capacitor(Leyden jar ng P. Muschenbroek sa Holland), na naging posible na makaipon ng malalaking singil sa kuryente, na nagpadali sa pag-aaral ng batas ng kanilang pakikipag-ugnayan. Ang batas na ito, na siyang batayan ng electrostatics, ay natuklasan nang nakapag-iisa G. Cavendish At J. Priestley (England) at Sh. Palawit (Pransya). Bumangon doktrina ng atmospheric electricity. W. Franklin noong 1752 at makalipas ang isang taon M. V. Lomonosov At G. V. Richman pinag-aralan ang mga naglalabas ng kidlat at pinatunayan ang katangian ng elektrikal ng kidlat.

Nagsimulang malikha ang photometry sa optika: mga siyentipikong Ingles V. Herschel At W. Wollaston binuksan infrared rays, at ang siyentipikong Aleman I. Ritter - ultraviolet. Ang pag-unlad ng kimika at metalurhiya ay nagpasigla sa pag-unlad mga aral tungkol sa init: ang konsepto ng kapasidad ng init ay nabuo, ang mga kapasidad ng init ng iba't ibang mga sangkap ay sinusukat, at ang calorimetry ay itinatag. Inihula ni Lomonosov ang pagkakaroon ng absolute zero. Nagsimula ang pananaliksik sa thermal conductivity at thermal radiation, at ang pag-aaral ng thermal expansion ng mga katawan. Sa parehong panahon, ito ay nilikha at nagsimulang mapabuti Steam engine.

Totoo, ang init ay naisip sa anyo ng isang espesyal na walang timbang na likido - Caloric Sa katulad na paraan, ang electrification ng mga katawan ay ipinaliwanag gamit ang electric fluid hypothesis, at magnetic phenomena - sa pamamagitan ng magnetic fluid. Sa pangkalahatan, sa panahon ng ika-18 siglo, ang mga modelo ng hindi maiiwasang likido ay tumagos sa lahat ng sangay ng pisika. Ang karamihan sa mga mananaliksik ay walang alinlangan tungkol sa kanilang pag-iral! Ito ay isang kinahinatnan ng paniniwala na ang iba't ibang pisikal na phenomena - thermal, electrical, magnetic, optical - ay hindi nauugnay sa isa't isa, independyente sa bawat isa. Ito ay pinaniniwalaan na ang bawat kababalaghan ay may sariling "carrier," isang espesyal na sangkap. Iilan lamang sa mga progresibong isipan, kabilang sina Euler at Lomonosov, ang tumanggi sa pagkakaroon ng walang timbang na bagay at nakita sa mga thermal phenomena at mga katangian ng mga gas ang nakatago ngunit walang humpay na paggalaw ng pinakamaliit na particle. Sa pagkakaibang ito ng opinyon ay nagkaroon ng pagkakaiba pisikal na "mga larawan ng mundo" - Newtonian At Cartesian, na bumangon noong ika-17 siglo.

Itinuring ng mga tagasunod ni Descartes (Cartesius) ang lahat ng pisikal na phenomena bilang iba't ibang paggalaw ng parehong pangunahing bagay, ang tanging mga katangian nito ay extension at inertia. Naniniwala siya na bilang isang resulta ng iba't ibang mga paggalaw at banggaan ng mga bahagi ng pangunahing bagay, ang mga particle ng bagay (corpuscles) ng iba't ibang mga volume at hugis ay nabuo, sa pagitan ng kung saan ang mga particle ng pinaka-pinong anyo ng bagay - eter - ay gumagalaw. Nakita ng mga tagasunod ni Descartes ang gawain ng pisika paglikha ng purong mekanikal na mga modelo ng phenomena. Universal gravity, electrical at magnetic na pakikipag-ugnayan, mga kemikal na reaksyon - lahat ay ipinaliwanag sa pamamagitan ng iba't ibang mga vortices sa eter, pagkonekta o paghihiwalay ng mga particle ng bagay.

Gayunpaman, ang larawang ito ng mundo ay nakatagpo ng mga pagtutol noong kalagitnaan ng ika-17 siglo. Ang hindi kasiya-siya nito ay pinakakapanipaniwalang ipinakita ni Newton sa Principia. Pinatunayan ni Newton na ang paliwanag ng unibersal na grabitasyon na ibinigay ng mga Cartesians ay sumasalungat sa mga katotohanan: ang mga vortices sa eter, na, ayon kay Descartes, ay ganap na pinupuno ang buong solar system at dinadala ang mga planeta kasama nila, hindi kasama ang posibilidad ng libreng pagpasa ng mga kometa sa pamamagitan ng solar system nang hindi nawawala ang kanilang paggalaw.

Larawan ng mundo ni Newton ay batay sa ideya ng mga atom na pinaghihiwalay ng kawalan at agad na nakikipag-ugnayan sa pamamagitan ng kawalan ng laman na may mga puwersa ng pagkahumaling o pagtanggi (malayuang pagkilos). Mga kapangyarihan, ayon kay Newton, ay ang pangunahin, orihinal na pag-aari ng ilang uri ng mga particle; Ang puwersa tulad ng gravity ay katangian ng lahat ng mga particle ng bagay. Hindi tulad ng mga Cartesians, itinuturing ni Newton na posible na ang mekanikal na paggalaw ay hindi mapangalagaan sa kalikasan. Nakita ni Newton ang pangunahing gawain ng pisika ay upang mahanap ang mga puwersa ng pakikipag-ugnayan sa pagitan ng mga katawan. Hindi niya ibinukod ang pagkakaroon ng eter, ngunit itinuturing ito bilang isang manipis na nababanat na gas na pumupuno sa mga pores ng mga katawan at nakikipag-ugnayan sa bagay.

Ang pakikibaka sa pagitan ng Newtonian at Cartesian na mga ideya ay tumagal ng halos dalawang siglo. Ang parehong mga batas ng kalikasan ay naiiba ang interpretasyon ng mga tagasuporta ng dalawang direksyong ito. Noong ika-18 siglo Ang mga pananaw ni Newton ay nagtagumpay sa pisika at nagkaroon ng malalim na impluwensya sa karagdagang pag-unlad nito. Nag-ambag sila pagpapatupad ng mga pamamaraan ng matematika sa pisika. Kasabay nito, lumakas sila sa loob ng 100 taon ang ideya ng pangmatagalang aksyon. Muling nabuhay ang mga hilig ng Cartesian noong ika-2 kalahati ng ika-19 na siglo, pagkatapos ng paglikha ng wave theory ng liwanag, ang pagtuklas ng electromagnetic field at ang batas ng konserbasyon ng enerhiya.

Ikalawang yugto ng kasaysayan ng pisika nagsisimula sa unang dekada ng ika-19 na siglo. Noong ika-19 na siglo, ginawa ang pinakamahalagang pagtuklas at teoretikal na paglalahat, na nagbigay ng katangian sa pisika. isang solong holistic na agham. Ang pagkakaisa ng iba't ibang pisikal na proseso ay ipinahayag sa batas ng konserbasyon ng enerhiya. Ang mapagpasyang papel sa pang-eksperimentong paghahanda ng batas na ito ay ginampanan ni pagbubukas ng electric current at ang pag-aaral ng magkakaibang mga aksyon nito, pati na rin ang pag-aaral ng magkaparehong pagbabago ng init at mekanikal na trabaho. Noong 1820 H. K. Ørsted (Denmark) natuklasan ang pagkilos ng electric current sa isang magnetic needle. Ang karanasan ni Oersted ay nagsilbing impetus para sa pananaliksik A. Ampera, D. Arago atbp. Naging batayan ang batas ng interaksyon ng dalawang electric current, na natagpuan ni Ampere electrodynamics. Sa masiglang pakikilahok ng iba pang mga mananaliksik sa Ampere isang maikling panahon nalaman koneksyon sa pagitan ng mga magnetic phenomena at mga electrical, sa huli ay binabawasan ang magnetism sa mga pagkilos ng mga alon. Kaya ang ideya ng mga magnetic fluid ay hindi na umiral. Noong 1831, natuklasan ni Faraday ang electromagnetic induction, kaya natanto ang kanyang plano: "i-convert ang magnetism sa kuryente."

Sa yugtong ito ng pag-unlad ang magkatuwang na impluwensya ng pisika at teknolohiya ay tumaas nang malaki. Ang pag-unlad ng teknolohiya ng singaw ay nagdulot ng maraming problema para sa pisika. Mga pisikal na pag-aaral ng magkaparehong pagbabago ng mekanikal na enerhiya at init, na nagtatapos paglikha thermodynamics, nagsilbing batayan para sa pagpapabuti ng mga makina ng init. Matapos ang pagtuklas ng electric current at ang mga batas nito, ang pag-unlad ng electrical engineering(ang pag-imbento ng telegrapo, electroforming, ang dynamo), na, naman, ay nag-ambag sa pag-unlad electrodynamics.

Sa unang kalahati ng ika-19 na siglo ang ideya ng walang timbang na mga sangkap ay gumuho. Ang prosesong ito ay isinasagawa nang dahan-dahan at napakahirap. Ang unang butas sa noo'y nangingibabaw na pisikal na pananaw sa mundo ay ginawa ni wave theory of light(Ingles na siyentipiko T. Jung , Pranses mga siyentipiko O. Fresnel at D. Arago ) 3 . Ang buong hanay ng mga phenomena ng interference, diffraction at polarization ng liwanag, lalo na ang phenomenon ng interference ng polarized rays, ay hindi maaaring theoretically interpreted mula sa isang corpuscular point of view at sa parehong oras ay natagpuan ang isang kumpletong paliwanag sa wave theory, ayon sa aling liwanag ang mga transverse wave na nagpapalaganap sa isang daluyan ( sa hangin). Kaya, ang light matter ay tinanggihan noong ikalawang dekada ng ika-19 na siglo.

Mas matibay, kumpara sa light matter at magnetic fluid, naging ideya ng caloric. Bagama't mga eksperimento B. Rumford , na pinatunayan ang posibilidad na makakuha ng walang limitasyong dami ng init sa pamamagitan ng mekanikal na gawain, ay malinaw na salungat sa ideya ng isang espesyal na thermal substance, ang huli ay tumagal hanggang sa kalagitnaan ng siglo; tila sa tulong lamang nito maipaliwanag ang nakatagong init ng pagkatunaw at pagsingaw. Ang kredito para sa paglikha ng kinetic theory, ang mga simula nito ay nagmula sa mga panahon nina Lomonosov at D. Bernoulli, ay pag-aari ng mga siyentipikong Ingles. J. Joule, W. Thomson (Kelvin) at ang Aleman na siyentipiko R. Clausius .

Kaya, bilang isang resulta ng maraming panig at mahabang mga eksperimento, sa ilalim ng mga kondisyon ng isang mahirap na pakikibaka sa mga hindi napapanahong mga ideya, ang mutual na pagbabago ng iba't ibang mga pisikal na proseso at sa gayon ang pagkakaisa ng lahat ng mga kilalang pisikal na phenomena noon ay napatunayan.

Direkta patunay ng pagtitipid ng enerhiya para sa anumang pagbabagong pisikal at kemikal ay ibinigay sa mga gawa Yu. Mayer (Germany), J. Joule At G. Helmholtz . Matapos ang batas ng konserbasyon ng enerhiya ay nagkamit ng unibersal na pagkilala (noong 50s ng ika-19 na siglo), ito ay naging pundasyon. modernong natural na agham. Ang batas ng konserbasyon ng enerhiya at ang prinsipyo ng pagbabago ng entropy [R. Clausius, W. Thomson (Kelvin)] ang naging batayan thermodynamics; kadalasang binabalangkas ang mga ito bilang una at pangalawang batas ng thermodynamics.

Ang patunay ng pagkakapareho ng init at trabaho ay nagpatunay sa pananaw ng init bilang hindi maayos na paggalaw ng mga atomo at molekula. Sa pamamagitan ng mga gawa nina Joule, Clausius, Maxwell, Boltzmann at iba pa, ito ay nilikha kinetic theory ng mga gas. Nasa mga unang yugto na ng pag-unlad ng teoryang ito, nang ang mga molekula ay isinasaalang-alang pa rin bilang mga solidong nababanat na bola, posible na ipakita ang kinetic na kahulugan ng naturang mga thermodynamic na dami bilang temperatura at presyon. Ang kinetic theory ng mga gas ay naging posible upang makalkula ang average na mga distansya ng paglalakbay ng mga molekula, ang mga sukat ng mga molekula at ang kanilang bilang sa bawat yunit ng dami.

Ang ideya ng pagkakaisa ng lahat ng pisikal na proseso ay humantong sa ika-2 kalahati ng ika-19 na siglo sa isang radikal na muling pagsasaayos ng lahat ng pisika, sa pagkakaisa nito sa dalawang malalaking seksyon- pisika ng bagay At pisika sa larangan. Ang batayan ng una ay ang kinetic theory, ang pangalawa - ang doktrina ng electromagnetic field.

Kinetic theory na gumagana sa mga average na halaga, sa unang pagkakataon ipinakilala ang mga pamamaraan ng teorya ng posibilidad sa pisika. Nagsilbi itong panimulang punto istatistikal na pisika- isa sa mga pinaka-pangkalahatang teoryang pisikal. Ang mga pundasyon ng statistical physics ay na-systematize na sa threshold ng ika-20 siglo ng American scientist J. Gibbs .

Ng pantay na pangunahing kahalagahan ay pagtuklas ng electromagnetic field at mga batas nito. Ang lumikha ng doktrina ng electromagnetic field ay M. Faraday . Siya ang unang nagpahayag ng ideya na ang mga electrical at magnetic effect ay hindi direktang inililipat mula sa isang charge papunta sa isa pa, ngunit nagpapalaganap sa pamamagitan ng isang intermediate medium. Ang mga pananaw ni Faraday sa larangan ay mathematically na binuo ni Maxwell noong 60s ng ika-19 na siglo, na nakapagbigay ng kumpletong sistema ng mga equation para sa electromagnetic field. Ang teorya ng larangan ay naging pare-pareho tulad ng Newtonian mechanics.

Ang teorya ng electromagnetic field ay humahantong sa ang ideya ng isang may hangganan na bilis ng pagpapalaganap ng mga electromagnetic na aksyon, na ipinahayag ni Maxwell (inaasahan kahit na mas maaga ni Faraday). Ang ideyang ito ay nagbigay-daan kay Maxwell na mahulaan ang pagkakaroon electromagnetic waves. Napagpasyahan din iyon ni Maxwell electromagnetic na katangian ng liwanag. Pinagsama ng electromagnetic theory ng liwanag ang electromagnetism at optika.

Gayunpaman, ang teorya ng electromagnetic field ay naging pangkalahatang tinanggap lamang pagkatapos ng German physicist G. Hertz eksperimento na natuklasan ang mga electromagnetic wave at pinatunayan na sinusunod nila ang parehong mga batas ng repraksyon, pagmuni-muni at interference gaya ng mga light wave.

Sa ika-2 kalahati ng ika-19 na siglo, ang papel ng pisika sa teknolohiya ay tumaas nang malaki. Natagpuan ng elektrisidad ang aplikasyon hindi lamang bilang isang paraan ng komunikasyon (telegrapo, telepono), kundi bilang isang paraan ng pagpapadala at pamamahagi ng enerhiya at bilang isang mapagkukunan ng pag-iilaw. Sa pagtatapos ng ika-19 na siglo, ginamit ang mga electromagnetic wave para sa wireless na komunikasyon ( A. S. Popov, Marconi ), na minarkahan ang simula ng mga komunikasyon sa radyo. Ang teknikal na thermodynamics ay nag-ambag sa pagbuo ng mga panloob na makina ng pagkasunog. Bumangon teknolohiya ng mababang temperatura. Noong ika-19 na siglo, ang lahat ng mga gas ay natunaw, maliban sa helium, na nakuha sa isang likidong estado lamang noong 1908 (Dutch physicist G. Kammerling-Onnes ).

Ang pisika sa pagtatapos ng ika-19 na siglo ay tila halos kumpleto sa mga kontemporaryo. Ang konsepto ay naitatag mekanikal na determinismo Laplace, batay sa posibilidad ng hindi malabo na pagtukoy sa pag-uugali ng isang sistema sa anumang punto ng oras, kung alam ang mga paunang kundisyon. Tila sa marami na ang mga pisikal na phenomena ay maaaring mabawasan sa mga mekanika ng mga molekula at eter, dahil upang ipaliwanag ang mga pisikal na phenomena na sinadya sa oras na iyon ay bawasan ang mga ito sa mga mekanikal na modelo, na madaling ma-access batay sa pang-araw-araw na karanasan. Ang mekanikal na teorya ng init, nababanat (o vortex) eter bilang isang modelo ng electromagnetic phenomena - ito ang hitsura nito hanggang sa katapusan ng ika-19 na siglo pisikal na larawan ng mundo. Ang eter ay tila katulad ng matter sa ilang mga katangian nito, ngunit, hindi katulad ng matter, walang timbang o halos walang timbang (ang ilang mga kalkulasyon ay humantong sa bigat ng isang bola ng eter, katumbas ng volume sa Earth, sa 13 kg).

Gayunpaman, ang mga mekanikal na modelo ay nakatagpo ng mas malaking kontradiksyon nang mas detalyado ang mga ito ay sinubukang mabuo at mailapat. Ang ethereal vortex tube na mga modelo na nilikha upang ipaliwanag ang mga alternating field ay hindi angkop upang ipaliwanag ang mga pare-parehong electric field. Sa kabaligtaran, ang iba't ibang mga pare-parehong modelo ng field ay hindi ipinaliwanag ang posibilidad ng pagpapalaganap electromagnetic waves. Sa wakas, wala ni isang modelo ng eter ang malinaw na nakapagpaliwanag sa koneksyon ng field na may mga discrete charge. Ang iba't ibang mekanikal na modelo ng mga atomo at molekula (halimbawa, ang modelo ng vortex ng atom na iminungkahi ni W. Thomson) ay naging hindi kasiya-siya.

Imposibleng bawasan ang lahat ng pisikal na proseso sa mga mekanikal nagdulot ng pagnanais sa ilang mga physicist at chemist sa pangkalahatan tumangging kilalanin ang katotohanan ng mga atomo at molekula, tanggihan ang realidad ng electromagnetic field. E. Mach ipinahayag na ang gawain ng pisika ay isang "purong paglalarawan" ng mga phenomena. Aleman na siyentipiko V. Ostwald sumasalungat sa kinetic theory at atomism na pabor sa tinatawag na enerhiya -- unibersal, puro phenomenological thermodynamics, bilang ang tanging posibleng teorya ng pisikal na phenomena.

Ikatlo (modernong) panahon sa kasaysayan ng pisika , binansagan hindi klasikal o quantum relativistic physics, ay nagsisimula sa mga huling taon ng ika-19 na siglo. Ito ang panahon ay nailalarawan sa pamamagitan ng direksyon ng pananaliksik na iniisip malalim sa bagay, sa microstructure nito. Magsisimula ang isang bagong panahon sa kasaysayan ng pisika na may electron detection at pagsasaliksik sa aksyon at katangian nito (Ingles. scientist J. Thomson , Dutch na siyentipiko G. Lorenz ).

Ang pinakamahalagang papel ay nilalaro ng mga pag-aaral ng mga paglabas ng kuryente sa mga gas. Ito ay lumabas na ang isang elektron ay isang elementarya na particle ng isang tiyak na masa, na may pinakamaliit na singil sa kuryente at bahagi ng isang atom ng anumang elemento ng kemikal. Ibig sabihin nito ang isang atom ay hindi elementarya, ngunit isang kumplikadong sistema. Napatunayan na ang bilang ng mga electron sa isang atom at ang kanilang distribusyon sa mga layer at grupo ay tumutukoy sa electrical, optical, magnetic at chemical properties ng atom; Ang polarizability ng isang atom, ang magnetic moment nito, optical at X-ray spectra, at valence ay nakasalalay sa istruktura ng shell ng elektron.

Ang dinamika ng mga electron at ang kanilang pakikipag-ugnayan sa larangan ng radiation ay nauugnay sa paglikha ng pinaka-pangkalahatang mga teorya modernong pisika - teorya ng relativity at quantum mechanics.

Ang pag-aaral ng mga paggalaw ng mabilis na mga electron sa electric at magnetic field ay humantong sa konklusyon na ang klasikal na Newtonian mechanics ay hindi naaangkop sa kanila. Ang nasabing isang pangunahing katangian ng isang materyal na butil bilang masa ay naging hindi pare-pareho, ngunit variable, depende sa estado ng paggalaw ng elektron. Ito ay ang pagbagsak ng mga konsepto ng paggalaw at mga katangian ng mga particle na nakaugat sa pisika.

Ang isang paraan sa labas ng mga kontradiksyon ay natagpuan A. Einstein , na lumikha (noong 1905) ng isang bagong pisikal na teorya ng espasyo at oras, teorya ng relativity. Nang maglaon ay nilikha ito ni Einstein (noong 1916) pangkalahatang teorya ng relativity, na nagpabago sa lumang doktrina ng grabidad

Ang isang pantay na mahalaga at epektibong paglalahat ng mga pisikal na katotohanan at batas ay quantum mechanics, na nilikha sa pagtatapos ng unang quarter ng ika-20 siglo bilang isang resulta ng mga pag-aaral ng pakikipag-ugnayan ng radiation sa mga particle ng bagay at ang pag-aaral ng mga estado ng intra-atomic electron. Ang panimulang ideya ng quantum mechanics ay iyon lahat ng microparticle ay may dual particle-wave na kalikasan.

Ang mga radikal na bagong ideyang ito tungkol sa mga microparticle ay napatunayang lubhang mabunga at makapangyarihan. Naipaliwanag ng quantum theory ang mga katangian ng mga atomo at ang mga prosesong nagaganap sa kanila, ang pagbuo at mga katangian ng mga molekula, ang mga katangian ng isang solidong katawan, at ang mga pattern ng electromagnetic radiation.

Ika-dalawampung siglo. ipinagdiriwang sa pisika malakas na pag-unlad eksperimental na pamamaraan ng pananaliksik At teknolohiya ng pagsukat. Ang pagtuklas at pagbibilang ng mga indibidwal na electron, nuclear at cosmic particle, pagpapasiya ng pag-aayos ng mga atomo at density ng elektron sa mga kristal at sa isang indibidwal na molekula, mga sukat ng mga agwat ng oras ng pagkakasunud-sunod ng 10 -10 segundo, pagmamasid sa paggalaw ng mga radioactive atoms sa bagay - lahat ng ito ay nagpapakilala sa paglukso sa teknolohiya ng pagsukat sa ilang huling dekada.

Pananaliksik at produksyon ay nangangahulugan na walang uliran sa kapangyarihan at sukat ay naglalayong sa pag-aaral ng mga prosesong nuklear. Ang huling 25 taon ng nuclear physics, malapit na konektado sa cosmic rays, at pagkatapos ay sa paglikha ng mga makapangyarihang accelerators, ay humantong sa isang teknikal na rebolusyon at lumikha ng bago, pambihirang banayad na pamamaraan ng pananaliksik hindi lamang sa pisika, kundi pati na rin sa kimika, biology, geology. , at sa malawak na iba't ibang larangan ng teknolohiya at agrikultura.

Alinsunod dito, sa paglago ng pisikal na pananaliksik at sa lumalagong impluwensya nito sa iba pang likas na agham at teknolohiya, nang husto dumami ang bilang ng mga journal at libro sa pisika. Sa pagtatapos ng ika-19 na siglo, sa Germany, England, USA at Russia, bilang karagdagan sa mga akademiko, isang journal sa pisika lamang ang nai-publish. Sa kasalukuyan, mahigit sa dalawang dosenang magasin ang inilathala sa Russia, USA, England, at Germany (sa bawat bansa).

Mas lalo pa dumami ang bilang ng mga institusyong pananaliksik at siyentipiko. Kung sa ika-19 na siglo ang siyentipikong pananaliksik ay isinasagawa pangunahin ng mga departamento ng pisika ng mga unibersidad, kung gayon sa ika-20 siglo sa lahat ng mga bansa ay lumitaw sila at nagsimulang tumaas sa bilang at sa laki. mga institusyong pananaliksik sa pisika o sa mga indibidwal na direksyon nito. Ang ilan sa mga institusyon, lalo na sa larangan ng nuclear physics, ay may mga kagamitan na sa sukat at gastos nito ay lumampas sa sukat at halaga ng mga pabrika.

Abstract sa paksa: "Kasaysayan ng Physics"

Pag-unlad ng pisika

Ang pisika ay isa sa mga likas na agham, na ang gawain ay pag-aralan ang kalikasan upang ipasailalim ito sa tao.

Noong sinaunang panahon, ang salitang "fiika") ay nangangahulugang natural na kasaysayan. Kasunod nito, ang natural na kasaysayan ay nahahati sa isang bilang ng mga agham: pisika, kimika, astronomiya, geology, biology, botany, atbp.

Kabilang sa mga agham na ito, ang pisika ay sumasakop sa isang espesyal na posisyon sa isang tiyak na lawak, dahil ang paksa ng pag-aaral nito ay ang lahat ng pangunahing, pinaka-pangkalahatan, pinakasimpleng anyo ng paggalaw ng bagay.

Ang akumulasyon ng kaalaman tungkol sa mga natural na phenomena ay naganap na noong sinaunang panahon. Kahit na ang mga primitive na tao, na napansin ang pagkakatulad at pagkakaiba sa mga phenomena ng nakapaligid na mundo, ay nakakuha ng ilang kaalaman tungkol sa kalikasan mula sa kanilang pagsasanay. Kasunod nito, ang sistematisasyon ng naipon na kaalaman ay humantong sa paglitaw ng agham.

Ang pagpapalawak at pagpipino ng kaalaman tungkol sa mga likas na phenomena ay isinagawa ng mga tao dahil sa mga praktikal na pangangailangan sa pamamagitan ng mga obserbasyon, at sa isang mas mataas na yugto ng pag-unlad ng agham - sa pamamagitan ng mga eksperimento (ang pagmamasid ay ang pag-aaral ng isang kababalaghan sa isang natural na setting, ang eksperimento ay ang pagpaparami ng isang kababalaghan sa isang artipisyal na setting upang matuklasan ang mga katangian ng hindi pangkaraniwang bagay na ito depende sa mula sa mga nilikhang kondisyon).

Ang mga hypotheses ay nilikha upang ipaliwanag ang mga phenomena. Ang mga konklusyon mula sa mga obserbasyon, eksperimento at hypotheses ay nasubok sa magkakaibang pakikipag-ugnayan sa pagitan ng agham at kasanayan; pagsasanay ay nagpahiwatig ng mga paraan upang linawin ang karanasang pang-agham (mga obserbasyon at eksperimento), naitama ang mga hypotheses, at pinayamang agham. Ang agham naman ay nagpayaman sa kasanayan.

Habang lumalawak ang aplikasyon ng kaalamang siyentipiko sa pagsasanay, bumangon ang pangangailangan na gamitin ang kaalamang ito upang mahulaan ang mga phenomena at kalkulahin ang mga kahihinatnan ng isang partikular na aksyon. Ito ay humantong sa pangangailangan na lumikha ng generalizing at substantiated theories sa halip na mga isolated hypotheses.

Sa unang pagkakataon, ang pangangailangan para sa teorya ay lumitaw sa panahon ng pagtatayo ng mga gusali at istruktura at humantong sa pag-unlad ng mekanika, pangunahin ang doktrina ng ekwilibriyo. Sa sinaunang Egypt at Greece, nabuo ang mga static ng solid body at hydrostatics. Ang pangangailangan upang matukoy ang oras para sa gawaing pang-agrikultura at ang pangangailangan upang matukoy ang direksyon sa panahon ng nabigasyon ay nagbigay ng lakas sa pag-unlad ng astronomiya. Ang isang bilang ng mga sangay ng kaalaman ay pinatunayan at na-systematize ng sinaunang Greek thinker na si Aristotle. Ang kanyang "Physics" (sa 8 mga libro) ay tumutukoy sa pangkalahatang pisikal na pananaw sa mundo sa mahabang panahon.

Ang kaalaman tungkol sa kalikasan, habang ito ay naipon, ay ginamit ng mga naghaharing uri sa kanilang sariling interes; noong sinaunang panahon, ang agham ay nasa kamay ng mga klero (pari) at malapit na nauugnay sa relihiyon. Lamang sa sinaunang Greece Nagsimulang mag-aral ng agham ang mga kinatawan ng iba pang may pribilehiyong mga seksyon ng lipunan. Ang pinakamahusay na mga kinatawan ng sinaunang natural na pilosopiya, iyon ay, ang pilosopiya ng kalikasan (Leucippus, Democritus, Lucretius), ay naglatag ng pundasyon para sa isang materyalistikong pag-unawa sa kalikasan at, sa kabila ng labis na kakulangan ng makatotohanang materyal, ay dumating sa ideya ng atomic na istraktura ng bagay.

Ang pagbagsak ng sinaunang lipunan ay pansamantalang huminto sa pag-unlad ng agham. Sa Middle Ages, ang Simbahang Kristiyano, na umaasa sa mga naghaharing uri ng sistemang pyudal, ay isinailalim ang pilosopiya sa mga layunin ng teolohiya sa pamamagitan ng matinding kalupitan, ang Inkisisyon, at mga pagbitay. Ang pisika ni Aristotle, kasama ang dogmatikong interpretasyon nito, na hindi kasama ang posibilidad ng pag-unlad, ay inangkop ng simbahan upang palakasin ang awtoridad ng Banal na Kasulatan. Sa panahong ito, pangunahin sa mga Arabo, na lumikha ng malalawak na estado at nagsagawa ng mabilis na pakikipagkalakalan sa malalayong bansa, ang mga elemento ng agham na pinagtibay mula sa mga Griyego at Romano ay napanatili at nakatanggap ng ilang pag-unlad, lalo na sa mekanika, astronomiya, matematika, at heograpiya.

Sa mga siglo XV-XVI. Batay sa pag-unlad ng kalakalan at industriya ng Europa, nagsimula ang mabilis na pag-unlad at pag-unlad ng unang mekanika at astronomiya, at kalaunan ang mga agham na naging batayan ng teknolohiyang pang-industriya - pisika at kimika - ay nagsimula. Ang mga gawa nina Copernicus, Kepler, Galileo at kanilang mga tagasunod ay ginawa ang agham na isang makapangyarihang sandata sa pakikibaka ng burgesya laban sa muog ng hindi na ginagamit na sistemang pyudal - relihiyon. Sa paglaban sa simbahan, isang siyentipikong prinsipyo ang iniharap: ang lahat ng tunay na kaalaman ay batay sa karanasan (sa isang hanay ng mga obserbasyon at mga eksperimento), at hindi sa awtoridad ng ito o ang pagtuturong iyon.

Noong ika-17 siglo Humingi ng kompromiso ang malaking burgesya sa mga labi ng naghaharing uri ng sistemang pyudal. Alinsunod dito, ang mga kinatawan ng agham ay pinilit na makahanap ng isang kompromiso sa relihiyon. Newton kasama ang mga henyo mga gawaing siyentipiko nagsulat ng interpretasyon ng isang aklat ng simbahan - ang apocalypse. Sinubukan ni Descartes sa kanyang mga pilosopikal na gawa na patunayan ang pagkakaroon ng Diyos. Sinuportahan ng mga siyentipiko ang maling ideya ng unang pagtulak na kailangan umano ng uniberso upang kumilos.

Ang pag-unlad ng mekanika ay nag-iwan ng marka sa siyentipikong teorya ng panahong iyon. Sinubukan ng mga siyentipiko na tingnan ang mundo bilang isang mekanismo at hinahangad na ipaliwanag ang lahat ng mga phenomena sa pamamagitan ng pagbabawas ng mga ito sa mga mekanikal na paggalaw.

Sa panahong ito ng pag-unlad ng natural na agham, ang konsepto ng puwersa ay nakatanggap ng napakalaking aplikasyon. Sa bawat bagong natuklasang kababalaghan, isang puwersa ang naimbento na idineklara ang sanhi ng kababalaghan. Hanggang ngayon, ang mga bakas nito ay napanatili sa pisika sa notasyon: puwersang nabubuhay, kasalukuyang lakas, puwersang electromotive, atbp.

Ang mga siyentipikong teorya ng panahong ito, na tiningnan ang mundo bilang isang walang paltos na gumagalaw na makina, ay tinanggihan ang pag-unlad ng bagay, ang mga paglipat ng paggalaw mula sa isang anyo patungo sa isa pa. Sa kabila ng mga tagumpay sa pagpapalawak ng pang-eksperimentong materyal, nanatili ang agham sa posisyon ng isang mekanikal na pananaw sa mundo.

Noong ika-18 siglo Clematis wastong hinulaan ng ov ang larawan ng molekular-kinetic na istraktura ng mga katawan at ipinahayag sa unang pagkakataon ang pinag-isang batas ng kawalang-hanggan ng bagay at ang paggalaw nito sa mga salitang: "... lahat ng mga pagbabagong nagaganap sa kalikasan ay nagaganap sa paraang kung ang isang bagay ay idinagdag sa isang bagay, pagkatapos ito ay inalis mula sa ibang bagay ... Dahil ito ay isang unibersal na batas ng kalikasan, ito rin ay umaabot sa mga alituntunin ng paggalaw: isang katawan na, sa pagtulak nito, ay nag-uudyok sa isa pang gumalaw, natatalo bilang marami mula sa paggalaw nito habang ibinibigay nito sa isa pa, na pinakikilos nito."

Sa parehong mga taon, Kant at Laplace's teorya ng pag-unlad solar system inalis mula sa nebula ang ideya ng pangangailangan para sa isang unang pagtulak.

Noong ika-19 na siglo Batay sa napakalaking paglaki ng mga produktibong pwersa noong kasagsagan ng industriyal na kapitalismo, ang pag-unlad ng agham ay bumilis nang husto. Ang pangangailangan para sa isang malakas at maraming nalalaman na makina para sa industriya at transportasyon ay nag-udyok sa pag-imbento ng steam engine, at ang hitsura nito ay nagtulak sa mga siyentipiko na pag-aralan ang mga thermal process, na humantong sa pagbuo ng thermodynamics at molecular kinetic theory. Sa turn, batay sa thermodynamics, naging posible na magdisenyo ng mas malakas at matipid na mga uri ng mga makina (steam turbine, panloob na combustion engine). Nakikita natin sa halimbawang ito kung paano hinihikayat ng pagsasanay ang pag-unlad ng teoryang siyentipiko, at ang teorya pagkatapos ay tumatagal ng isang nangungunang papel na may kaugnayan sa pagsasanay.

Ang isa pang halimbawa ng kumplikadong pakikipag-ugnayan sa pagitan ng teorya at kasanayan ay ang pagbuo ng teorya ng kuryente at electrical engineering. Ang pira-pirasong impormasyon tungkol sa mga electrical phenomena ay magagamit sa mahabang panahon. Ngunit pagkatapos lamang matuklasan ang elektrikal na katangian ng kidlat, at pagkatapos ay natuklasan ang galvanic current, itinuon ng pisika ang atensyon nito sa pag-aaral ng kuryente. Si Faraday, Maxwell, Lenz at iba pa ay bumuo ng mga pisikal na pundasyon ng modernong electrical engineering. Mabilis na pinagsamantalahan ng industriya ang mga natuklasang siyentipiko at ang malawakang pag-unlad ng teknolohiya ay nagbukas ng mga hindi pa nagagawang pagkakataon para sa siyentipikong eksperimento. Ang pag-aaral ng molekular na istraktura ng mga katawan ay nagsiwalat ng elektrikal na katangian ng molekular at atomic na pakikipag-ugnayan, na siya namang humantong sa ating mga araw sa pagtuklas ng atomic na anyo ng paggalaw ng bagay, na nagbubukas ng malawak na mga prospect para sa bagong teknolohiya.

Isang serye ng mga pagtuklas - ang batas ng konserbasyon at pagbabago ng enerhiya, ang teorya ng electromagnetic waves, ang pagtuklas ng mga electron at radioactivity - sa wakas ay ibinagsak ang doktrina ng immutability ng kalikasan. Ang mekanismo ay nag-crash.

Ito ay naging posible na tama na suriin at maunawaan ang kakanyahan ng mga bagong pagtuklas sa agham lamang mula sa pananaw ng pilosopiyang nilikha nina Marx at Engels dialectical natural na materyalismo.

“Ang dialectical materialism ay ang pananaw sa mundo ng Marxist-Leninist party. Tinatawag itong dialectical materialism dahil ang diskarte nito sa natural phenomena, ang paraan ng pag-aaral ng natural phenomena, ang paraan ng pag-alam sa mga phenomena na ito ay dialectical, at ang interpretasyon nito sa natural phenomena, ang pag-unawa sa natural phenomena, ang theory nito ay materialist.”

Ang mga likas na phenomena na may dialectical na diskarte sa mga ito ay dapat isaalang-alang sa kanilang pagkakaugnay, pagkakaugnay, pagtutulungan at sa kanilang pag-unlad, na isinasaalang-alang na ang dami ng mga pagbabago ay humahantong sa mga pangunahing pagbabago sa husay, na ang pag-unlad ng mga phenomena ay nabuo sa pamamagitan ng pakikibaka ng mga kontradiksyon na nakatago sa kanila. .

Ang dialectical approach sa natural phenomena ay nagbibigay ng isang hindi nababagong, tamang pagmuni-muni ng realidad sa ating kamalayan. Ang mapagpasyang, ganap na bentahe ng dialectical na pamamaraan sa lahat ng iba pang mga diskarte sa pag-aaral ng mga natural na phenomena ay ipinaliwanag sa pamamagitan ng ang katunayan na ang mga pangunahing tampok na nagpapakilala sa dialectical na pamamaraan ay hindi imbento nang basta-basta, huwag magpataw ng artipisyal, patay na mga scheme na hindi likas dito sa ating kaalaman, ngunit, sa kabaligtaran, tumpak na kopyahin ang pinaka-pangkalahatan, mga batas ng dialectics ng kalikasan na walang mga eksepsiyon.

Ang lahat ng mga agham, sa partikular na pisika, ay malinaw na nagpapatunay sa bawat katotohanan na:

una, ang anumang kababalaghan ay nangyayari sa isang organiko, hindi mapaghihiwalay na koneksyon sa mga nakapalibot na phenomena; Nais na ihiwalay ang isang kababalaghan, upang masira ang koneksyon nito sa mga nakapaligid na phenomena, hindi natin maiiwasang papangitin ang kababalaghan;

pangalawa, lahat ng bagay na umiiral ay napapailalim sa natural at hindi mauubos na pagbabago, pag-unlad na likas sa mismong kalikasan ng mga bagay;

Panimula

Ang paglago ng pisika ay hindi lamang nakaimpluwensya sa mga ideya tungkol sa materyal
mundo, matematika at pilosopiya, ngunit binago rin ang tao
lipunan, sa pamamagitan ng pagpapabuti ng mga teknolohiya nito, sa kabuuan. Ang pisika ay
hindi lamang kaalaman, kundi pati na rin, kung ano ang mas malamang, praktikal na karanasan.
Ang siyentipikong rebolusyon na nagsimula noong ika-16 na siglo ay isang maginhawang hangganan
sa pagitan ng sinaunang kaisipan at klasikal na pisika. Taon 1900 - ang simula ng higit pa
modernong pisika. Ang mga bagong katanungan ay lumitaw na hanggang ngayon
ay napakalayo ng makumpleto.

Albert Einstein

Sa simula ng ika-20 siglo
Ang pisika ay nahaharap sa mabibigat na problema. nagsimulang bumangon
mga kontradiksyon sa pagitan ng mga lumang modelo at karanasang empirikal. Kaya,
halimbawa, ang mga kontradiksyon ay naobserbahan sa pagitan ng mga klasikal na mekanika at
electrodynamics kapag sinusubukang sukatin ang bilis ng liwanag.
Ito ay lumabas na hindi ito nakasalalay sa sistema ng sanggunian. Physics noong panahong iyon
ay hindi rin nagawang ilarawan ang ilang micro-effects, gaya ng atomic
radiation spectrum, photoelectric effect, Compton effect, balanse ng enerhiya ng electromagnetic radiation at matter. Kaya, isang bagong pisika ang kailangan.

Ang pangunahing dagok sa lumang paradigm ay dalawang teorya: Einstein's theory of relativity at Quantum physics. Ang pangkalahatang teorya ng relativity ay nilikha noong 1916
taon, at naging posible ang pagkonekta ng gravitational at
inert mass. Ang pangangailangan para sa pangalawang pisikal na rebolusyon ay lumitaw
na may kaugnayan sa pagtuklas ng microcosm ng elementarya na mga particle, pati na rin ang maraming phenomena na nagaganap sa kanila.

Sa ikalawang kalahati ng ika-20 siglo, nagkaroon ng ideya sa pisika na
lahat ng interaksyon ng pisikal na kalikasan ay maaaring bawasan sa apat lamang
mga uri ng pakikipag-ugnayan:

• grabidad
• electromagnetism
• malakas na pakikipag-ugnayan
• mahinang interaksyon

Sa huling dekada ng ika-20 siglo, naipon ang astronomical data na nagpapatunay sa pagkakaroon ng cosmological constant, dark matter at dark energy. Mayroong isang paghahanap para sa isang pangkalahatang teorya ng larangan - isang teorya ng lahat ng bagay na maglalarawan sa lahat ng mga pangunahing pakikipag-ugnayan sa isang pangkalahatang pisikal at matematikal na paraan. Ang isang seryosong kandidato para sa papel na ito ay ang M-theory, na, sa turn, ay isang kamakailang pag-unlad ng superstring theory.

Parami nang parami ang mga problema na nauugnay sa ebolusyon ng Uniberso, kasama ang maaga nito
mga yugto, na may likas na katangian ng vacuum, at sa wakas ay may panghuling kalikasan
mga katangian ng subatomic particle. Ang mga bahagyang teorya ay kasalukuyang
ang pinakamahusay na maiaalok ng pisika sa kasalukuyan. Tingnan din ang Mga kamakailang pagsulong sa pisika.

Ang listahan ng mga hindi nalutas na problema sa pisika ay patuloy na lumalaki; gayunpaman,

"Kami ay mas malaki kaysa sa isang atom, ngunit tila alam na namin ang lahat tungkol dito." - Richard Feynman

Maagang pisika

Sa likas na katangian, ang tao ay isang mausisa na nilalang. Mula noong sinaunang panahon
nagsimula siyang maging interesado sa mga bagay na dati ay tila ordinaryo, may kaugnayan sa
sa nakapaligid na mundo. Noon pa man ang pangunahing dahilan ng pag-usisa na ito,
malamang may takot. At iilan lamang ang interesado dito dahil sa dalisay
curiosity, curiosity for curiosity's sake.

Sa katunayan, bakit, halimbawa, nangyayari ang pagkahumaling, bakit
may iba't ibang katangian ba ang iba't ibang materyales? Well, bakit lumulubog ang araw sa
sa isang tabi, at tumataas sa kabila?! Ang mga tao ay palaging interesado sa mundo.
Maraming mga katangian ng kalikasan ang iniuugnay sa mga diyos. Mga maling teorya
nakuha ang mga ari-arian ng relihiyon. Sila ay ipinasa mula sa henerasyon hanggang sa henerasyon.
Maraming mga teorya ng panahon ang higit na nakasaad sa anyo
mga linyang pilosopikal. Kakaunti lang ang mga taong gustong pagdudahan sila. Sila
higit pa sa yugtong iyon ng pag-unlad, ang pagkakaroon ng anumang teorya o kakulangan nito
hindi nagkaroon ng malaking epekto sa buhay.

Sinaunang pisika

Isang paraan upang subukan ang mga teorya at malaman kung alin ang totoo,
noong sinaunang panahon ay kakaunti lang, kahit pang-araw-araw ang usapan sa lupa
phenomena. Ang tanging pisikal na dami na kaya nila noon
sapat na tumpak upang sukatin - haba; maya-maya ay idinagdag dito ang isang anggulo. Ang pamantayan ng oras ay ang araw,
kung saan Sinaunang Ehipto hindi nahahati sa 24 na oras, ngunit sa 12 araw at 12
gabi-gabi, kaya mayroong dalawang magkaibang oras, at sa magkaibang panahon
Iba-iba ang haba ng oras. Ngunit kahit na ang karaniwan
mga yunit ng oras, dahil sa kakulangan ng tumpak na mga orasan, karamihan
ang mga pisikal na eksperimento ay imposibleng maisagawa. kaya lang
Naturally, sa halip na mga paaralang pang-agham, lumitaw ang mga semi-relihiyosong turo.

Nanaig ang geocentric system ng mundo, kahit na umunlad din ang mga Pythagorean pyrocentric, kung saan umiikot ang mga bituin, Araw, Buwan at anim na planeta Central Fire. Upang gawin ang sagradong bilang ng mga celestial sphere (sampu), idineklara ang ikaanim na planeta Kontra-lupa. Gayunpaman, ang mga indibidwal na Pythagorean (Aristarchus ng Samos at iba pa) ay lumikha ng isang heliocentric system. Ang mga Pythagorean ay unang bumangon sa konsepto ng eter bilang isang unibersal na tagapuno ng kawalan.

Ang unang pagbabalangkas ng batas ng konserbasyon ng bagay ay iminungkahi ni Empedocles noong ika-5 siglo BC. e.:

Walang maaaring magmula sa wala, at walang paraan na ang umiiral ay maaaring sirain.

Nang maglaon, ang isang katulad na tesis ay ipinahayag ni Democritus, Aristotle at iba pa.

Ang terminong "Physics"
nagmula bilang pamagat ng isa sa mga akda ni Aristotle. Ang paksa nito
agham, ayon sa may-akda, ay upang linawin ang mga ugat na sanhi ng phenomena:

Dahil ang siyentipikong kaalaman ay nagmumula sa lahat ng pananaliksik na iyon
umaabot sa mga simula, sanhi o elemento sa pamamagitan ng kanilang kaalaman (pagkatapos ng lahat, tayo
pagkatapos ay tiwala tayo sa kaalaman ng bawat bagay kapag alam natin ang mga unang sanhi nito,
unang mga prinsipyo at palawakin ito hanggang sa mga elemento), pagkatapos ay malinaw na sa
dapat munang matukoy ng agham ng kalikasan kung ano ang nauugnay sa
simulan na natin.

Ang pamamaraang ito ay tumatagal ng mahabang panahon (sa katunayan, bago si Newton)
binigyang-priyoridad ang mga pantasyang metapisiko kaysa sa eksperimentong pananaliksik.
Sa partikular, ipinagtalo ni Aristotle at ng kanyang mga tagasunod ang kilusang iyon
ang katawan ay sinusuportahan ng puwersang inilapat dito, at sa kawalan nito ang katawan
ay titigil (ayon kay Newton, pinapanatili ng katawan ang bilis nito, at ang pagkilos
binabago ng puwersa ang halaga at/o direksyon nito).

Ang ilang mga sinaunang paaralan ay iminungkahi ang doktrina ng mga atomo bilang pangunahing prinsipyo ng bagay. Naniniwala pa nga si Epicurus na ang malayang pagpapasya ng tao ay sanhi ng katotohanan na ang paggalaw ng mga atomo ay napapailalim sa mga random na displacement.

Bilang karagdagan sa matematika, matagumpay na nakabuo ang mga Hellenes ng optika. U Heron ng Alexandria
nakakatugon sa unang variational na prinsipyo ng "pinakamaliit na oras" para sa
mga repleksyon ng liwanag. Gayunpaman, mayroon ding mga malalaking pagkakamali sa optika ng mga sinaunang tao.
Halimbawa, ang anggulo ng repraksyon ay itinuturing na proporsyonal sa anggulo ng saklaw (ito
Maging si Kepler ay nagbahagi ng pagkakamali). Ang mga hypotheses tungkol sa likas na katangian ng liwanag at kulay ay marami at medyo walang katotohanan.

Kontribusyon ng India

Mechanics table, 1728 Cyclopaedia.

Sa huling bahagi ng panahon ng Vedic (mula ika-9 hanggang ika-6 na siglo BC), ang astronomer na si Yajnavolkya
(Yajnavalkya), sa kanyang Shatapatha Brahmana, ay nagbanggit ng isang maagang konsepto
heliocentrism, kung saan ang Earth ay bilog, at ang Araw
ay ang "gitna ng mga globo." Sinukat niya ang mga distansya mula sa Buwan at Araw hanggang sa Lupa
108 diameters ng mga bagay mismo. Ang mga halagang ito ay halos kasabay ng
moderno: para sa Buwan - 110.6, at para sa Araw - 107.6.

Inisip ng mga Hindu na ang mundo ay binubuo ng limang pangunahing elemento: lupa, apoy, hangin, tubig at eter/kalawakan. Nang maglaon, mula sa ika-7 siglo. BC, nabuo nila ang teorya ng atom,
simula sa Canada at Pakudha Katyayana. Ang mga tagahanga ng teorya ay naniniwala na
ang isang atom ay binubuo ng mga elemento, hanggang 9 na elemento sa bawat atom, bawat isa
ang isang elemento ay may hanggang 24 na katangian. Binuo nila ang mga sumusunod na teorya tungkol sa kung paano
ang mga atom ay maaaring magsama-sama, mag-react, mag-vibrate, gumalaw at
magsagawa ng iba pang mga aksyon. Nabuo din ang mga teorya tungkol sa kung paano ang mga atomo
ay maaaring bumuo ng mga dobleng molekula na nagsasama-sama pa sa
bumubuo ng mas malalaking molekula, at kung paano unang pinagsama ang mga particle upang mabuo
mga pares, at pagkatapos ay pangkat sa isang trio ng mga pares na pinakamaliit na nakikita
mga yunit ng bagay. Ang mga convergence na ito sa modernong atomic theories
nakatulala sa imahinasyon. Kahit na sa mga Hindu, ang mga atom ay nahahati na mga particle, dati
kung ano ang nahulaan lamang natin noong 30s ng ikadalawampu siglo, at kung ano ang nagmarka ng simula
lahat ng enerhiyang nuklear.

Ang prinsipyo ng relativity (upang hindi malito sa teorya ng relativity ni Einstein)
ay magagamit sa panimulang anyo mula sa ika-6 na siglo. BC sa sinaunang Indian
konseptong pilosopikal na "sapekshavad", literal na "teorya ng relativity"
sa Sanskrit.

Dalawang paaralan, Samkhya at Vaisheshika, ang bumuo ng mga teorya ng liwanag mula ika-6 hanggang ika-5 siglo.
BC e. Ayon sa paaralan ng Samkhya, ang liwanag ay isa sa limang pangunahing
mga elemento kung saan lumalabas ang mas mabibigat na elemento. Paaralan
Tinukoy ng Vaisheshika ang kilusan sa mga tuntunin ng di-madaling paggalaw
mga pisikal na atomo. Ang mga sinag ng liwanag ay itinuturing na isang stream ng mataas na bilis
mga atom ng apoy, na maaaring magpakita ng iba't ibang katangian sa
depende sa bilis at sukat ng mga particle na ito. mga Budista
Dingga (ika-5 siglo) at Dharmakirti (ika-7 siglo) binuo ang teorya ng liwanag na binubuo
mula sa mga particle ng enerhiya tulad ng modernong konsepto mga photon.

Honorary Australian Indoologist
Napagpasyahan ni A. L. Basham na "sila ay makikinang na mapanlikhang mga paliwanag
pisikal na istraktura ng mundo, at karaniwang sumang-ayon sa mga natuklasan
modernong pisika."

Noong 499, ipinakita ng astronomer-mathematician na si Aryabhata ang isang detalyadong modelo para sa talakayan
heliocentric solar system of gravity, kung saan umiikot ang mga planeta
sa paligid ng axis nito (kaya nagpapalitan ng araw at gabi) at mayroon
elliptical orbit (kaya nakakakuha ng taglamig at tag-araw).
Nakapagtataka na sa gayong sistema ang buwan ay hindi pinagmumulan ng liwanag, ngunit
tanging sinasalamin lamang ng araw mula sa ibabaw nito. Aryabhata din
naipaliwanag nang tama ang mga sanhi ng solar at lunar eclipses at hinulaan ang mga ito
beses, nagbigay ng radii ng mga planetary orbit sa paligid ng Araw, at tumpak na nasusukat
haba ng araw, sidereal year, at diameter ng Earth. Ang kanyang paliwanag sa mga eklipse at
ang mga pahiwatig tungkol sa pag-ikot ng Earth ay nagdulot ng pagkagalit ng mga debotong Hindu, sa
na maging ang naliwanagang Brahmagupta ay sumali sa:

Ang mga tagasunod ni Aryabhata ay nagsasabi na ang lupa ay gumagalaw at ang langit
nagpapahinga. Ngunit sa kanilang pagtanggi ay sinabi na kung ito ay gayon,
pagkatapos ay mahulog ang mga bato at mga puno mula sa lupa...
May mga taong nag-iisip na ang mga eklipse ay hindi sanhi ng
Ang ulo ng [dragon Rahu]. Ito ay isang walang katotohanan na opinyon, dahil siya ang sanhi
eclipses, at karamihan sa mga naninirahan sa mundo ay nagsasabi na ito mismo ang nagiging sanhi ng
kanilang. Sa Vedas, na kung saan ay ang Salita ng Diyos, mula sa bibig ng Brahma ay sinabi na
Ang ulo ay nagiging sanhi ng mga eklipse. Sa kabaligtaran, si Aryabhata, laban sa lahat,
dahil sa galit sa nabanggit na mga sagradong salita, inaangkin niya na ang eklipse
ay hindi sanhi ng Ulo, ngunit sa pamamagitan lamang ng Buwan at anino ng Lupa... Ang mga may-akda na ito ay dapat
magpasakop sa karamihan, dahil ang lahat ng nasa Vedas ay sagrado.

Si Brahmagupta, sa kanyang Brahma Sputa Siddhanta noong 628, ay nagpapakita ng gravity bilang isang kaakit-akit na puwersa at nagpapakita ng batas ng pagkahumaling.

Ang mga numerong Indo-Arabic ay naging isa pang malaking kontribusyon ng mga Indian sa agham. Ang modernong positional number system (Hindu-Arabic numeral system) at zero ay unang binuo sa India, kasama ang trigonometric functions na sine at cosine.
Ang mga mathematical achievement na ito, kasama ang mga Indian na tagumpay sa physics,
ay tinanggap ng Islamic Caliphate, pagkatapos ay nagsimula silang kumalat
sa buong Europa at iba pang bahagi ng mundo.

kontribusyon ng mga Tsino

Noong ika-12 siglo BC. e., ang una ay naimbento sa China mekanismo ng pagbabawas, ang South Pointing Chariot, ito rin ang unang paggamit differential transmission.

Intsik na "Mo Ching" noong ika-3 siglo BC. e. naging may-akda ng isang maagang bersyon ng batas ng paggalaw ni Newton.

“Ang pagtigil ng paggalaw ay nangyayari dahil sa isang puwersang sumasalungat... Kung
walang magkasalungat na puwersa... kung gayon ang kilusan ay hindi kailanman
ay matatapos. Ito ay kasing totoo ng katotohanan na ang toro ay hindi kabayo.”

Kabilang sa mga naging kontribusyon ng Tsina ang mga imbensyon ng papel, paglilimbag, pulbura, at kumpas. Ang mga Intsik ang unang "nakatuklas" ng mga negatibong numero, na mayroon malakas na impluwensya para sa pag-unlad ng pisika at matematika.

Medieval Europe

XIII na siglo: ang mga baso ay naimbento, ang kababalaghan ng bahaghari ay naipaliwanag nang tama, ang compass ay pinagkadalubhasaan.

ika-16 na siglo: Nicolaus Copernicus nagmungkahi ng isang heliocentric system ng mundo.

Si Simon Stevin sa mga aklat na "Tenth" (1585), "Principles of Statics" at iba pa ay nagpakilala ng mga decimal fraction sa paggamit,
binuo (nang independyente mula kay Galileo) ang batas ng presyon sa isang hilig
eroplano, parallelogram rule of forces, advanced hydrostatics at
nabigasyon. Ito ay kakaiba na ang formula para sa ekwilibriyo sa isang hilig na eroplano ay
deduced mula sa imposibilidad ng panghabang-buhay na paggalaw (na siya ay itinuturing na isang axiom).

Johannes Kepler
makabuluhang advanced na optika, kabilang ang physiological (nalaman ang papel
lens, wastong inilarawan ang mga sanhi ng myopia at farsightedness),
makabuluhang napabuti ang teorya ng mga lente. Noong 1609 inilathala niya ang aklat na "New Astronomy" na may dalawang batas ng planetary motion; Binumula niya ang ikatlong batas sa kanyang huling aklat na "World Harmony" (1619).
Kasabay nito, malinaw niyang binabalangkas ang unang batas ng mekanika: bawat katawan,
na hindi kumikilos sa pamamagitan ng ibang mga katawan, ay nagpapahinga o gumaganap
paggalaw ng rectilinear. Ang batas ng unibersal
atraksyon: ang puwersang kumikilos sa mga planeta ay nagmumula sa Araw at
bumababa sa distansya mula dito, at ganoon din sa lahat ng iba pa
mga katawang makalangit Ang pinagmulan ng puwersang ito, sa kanyang opinyon, ay magnetism in
pinagsama sa pag-ikot ng Araw at mga planeta sa paligid ng kanilang axis.

Ang spotting scope ay naimbento sa Holland noong 1608. Galileo Galilei ,
Nang mapagbuti ito, itinayo niya ang unang teleskopyo at nagsasagawa ng pananaliksik
mga bagay na makalangit. Natutuklasan ang mga satellite ng Jupiter, ang mga yugto ng Venus, mga bituin sa
komposisyon ng Milky Way at marami pang iba. Lubos na sumusuporta sa teorya
Copernicus (ngunit tulad ng tiyak na pagtanggi sa teorya ni Kepler).
Binubalangkas ang mga pangunahing kaalaman teoretikal na mekanika- ang prinsipyo ng relativity, ang batas ng inertia, ang parisukat na batas ng pagkahulog, kahit prinsipyo ng virtual na paggalaw, nag-imbento ng thermometer.

Ang Kapanganakan ng Theoretical Physics

ika-17 siglo Metaphysics ng Descartes at mekanika ng Newton.

Sa ikalawang kalahati ng ika-17 siglo, ang interes sa agham ay tumaas nang husto sa mga pangunahing bansa ng Europa. Lumitaw ang unang Academies of Sciences at ang unang mga journal na pang-agham.

1600: Ang unang eksperimentong pag-aaral ng mga electrical at magnetic phenomena ay isinagawa ng manggagamot ng Reyna ng Inglatera, si William Gilbert. Ipinagpalagay niya na ang Earth ay isang magnet. Siya ang nagmungkahi ng katagang "kuryente".

1637: René Descartes
nai-publish na "Discourse on the Method" na may mga apendise na "Geometry", "Dioptrics",
"Meteora". Itinuring niya ang espasyo bilang materyal, at ang sanhi ng paggalaw -
mga vortex ng bagay na nagmumula upang punan ang walang bisa (na itinuturing
imposible at samakatuwid ay hindi nakilala ang mga atomo), o mula sa pag-ikot ng mga katawan. SA
Ang "Dioptrics" ay ang unang pagkakataon na ibinigay ni Descartes ang tama batas ng repraksyon ng liwanag. Lumilikha ng analytical geometry at nagpapakilala ng halos modernong simbolismo sa matematika.

Noong 1644
Inilathala ang aklat ni Descartes na "Principles of Philosophy". Ipinapahayag nito iyon
ang pagbabago sa estado ng bagay ay posible lamang kapag nalantad dito
ibang bagay. Agad nitong inaalis ang posibilidad ng pangmatagalang pagkilos
walang malinaw na materyal na tagapamagitan. Ang batas ng pagkawalang-galaw ay ibinigay. Pangalawa
ang batas ng pakikipag-ugnayan - ang batas ng konserbasyon ng momentum - din
ay ibinigay, ngunit pinababa ng halaga ng katotohanan na ang isang malinaw na kahulugan
Walang momentum si Descartes.

Nakita na ni Descartes na ang paggalaw ng planeta ay isang pinabilis na paggalaw.
Kasunod ni Kepler, naniniwala si Descartes na ang mga planeta ay kumikilos na parang
nariyan ang atraksyon ng araw. Upang ipaliwanag ang pagkahumaling, siya
dinisenyo ang mekanismo ng Uniberso kung saan dinadala ang lahat ng katawan
paggalaw sa pamamagitan ng mga impulses ng omnipresent, ngunit hindi nakikita, "pinong bagay". Pinagkaitan
ang kakayahang lumipat sa isang tuwid na linya, ang mga transparent na daloy ng kapaligirang ito
nabuong mga sistema ng malalaki at maliliit na vortice sa kalawakan. Mga ipoipo,
kumukuha ng mas malaki, nakikitang mga particle ng ordinaryong bagay, na bumubuo
pag-ikot ng mga celestial na katawan. Pinaikot nila ang mga ito at dinadala sa mga orbit. Sa loob
Ang Earth ay matatagpuan din sa isang maliit na puyo ng tubig. Ang sirkulasyon ay nagsisikap na humiwalay
isang transparent na puyo ng tubig sa labas. Sa kasong ito, ang mga particle ng vortex ay nagtutulak ng mga nakikitang katawan patungo
Lupa. Ayon kay Descartes, ito ay gravity. Ang sistema ni Descartes ang una
isang pagtatangka na mekanikal na ilarawan ang pinagmulan at paggalaw ng isang planetary system.

Isaac Newton

1687 : "Principia" ni Newton. Ang mga pisikal na konsepto ni Newton ay nasa matalim na pagkakasalungatan kay Descartes. Naniniwala si Newton sa mga atomo
Itinuring na ang pagbabawas ay isang pangalawang paraan na dapat unahan
eksperimento at pagbuo ng mga modelo ng matematika. Humiga si Newton
ang mga pundasyon ng mechanics, optika, ang teorya ng grabitasyon, celestial mechanics, natuklasan at lubhang advanced na mathematical analysis.
Ngunit ang kanyang teorya ng grabidad, kung saan umiral ang atraksyon nang wala
materyal carrier at walang mekanikal na paliwanag, para sa isang mahabang panahon
ay tinanggihan ng mga siyentipiko ng kontinental Europa (kabilang ang Huygens, Euler, atbp.). Sa ikalawang kalahati lamang ng ika-18 siglo, pagkatapos ng trabaho ni Clairaut sa teorya ng paggalaw ng Buwan at Halley's Comet, humupa ang kritisismo.

siglo XVIII. Mechanics, caloric, kuryente.

Noong ika-18 siglo, ang mekanika, celestial mechanics, at ang doktrina ng init ay nabuo sa isang pinabilis na bilis. Nagsisimula ang pag-aaral ng mga electrical at magnetic phenomena. Ang Cartesianism, na hindi kinumpirma ng karanasan, ay mabilis na nawalan ng mga tagasuporta.

Ang paglikha ng analytical mechanics (Euler, Lagrange) ay nakumpleto ang pagbabago ng theoretical mechanics sa isang sangay ng mathematical analysis. Mayroong pangkalahatang pinagkasunduan na ang lahat mga pisikal na proseso- mga pagpapakita ng mekanikal na paggalaw ng bagay. Mahigpit ding itinaguyod ni Huygens ang pangangailangan para sa gayong ideya ng likas na katangian ng mga phenomena:

Tunay na pilosopiya
dapat makita sa mechanical phenomena ang ugat ng lahat ng phenomena; Sa pamamagitan ng
sa aking opinyon, ang anumang iba pang ideya ay imposible maliban kung gusto natin
nawawalan ng pag-asa na maunawaan ang anumang bagay sa Pilosopiya. (“Treatise on Light”).

Hermann von Helmholtz

Kahit na noong ika-19 na siglo, si Helmholtz ay walang pagdududa tungkol sa primacy ng mekanika:

Ang pangwakas na layunin ng lahat ng natural na agham ay upang matuklasan ang mga paggalaw
pinagbabatayan ng lahat ng mga pagbabago, at ang mga sanhi na nagdudulot ng mga paggalaw na ito,
ibig sabihin, ang pagsasanib ng mga agham na ito sa mechanics.

Ang ideya ng "pinong bagay" na naglilipat ng init at kuryente
at magnetism, nanatili at pinalawak pa noong ika-18 siglo. SA
ang pagkakaroon ng caloric, ang carrier ng init, ay pinaniniwalaan ng maraming physicist, simula kay Galileo; gayunpaman, ang ibang kampo, na kinabibilangan nina Descartes, Hooke, Daniil Bernoulli at Lomonosov, ay sumunod sa molecular kinetic hypothesis.

Sa simula ng siglo, ang Dutchman na Fahrenheit ay nag-imbento ng modernong thermometer batay sa mercury o alkohol, at iminungkahi ang Fahrenheit scale. Hanggang sa katapusan ng siglo, lumitaw ang iba pang mga pagpipilian: Reaumur (1730), Celsius (1742) at iba pa. Mula sa sandaling ito, bubukas ang posibilidad ng pagsukat ng dami ng init sa mga eksperimento.

1734: Natuklasan ng Pranses na siyentipiko na si Dufay na mayroong 2 uri ng kuryente: positibo at negatibo.

1745: Ang Leyden jar ay naimbento. Bumuo si Franklin ng hypothesis tungkol sa electrical nature ng kidlat at nag-imbento ng lightning rod. Lumilitaw ang isang electrostatic machine at ang electrometer ni Richmann.

1784: Ang steam engine ng Watt ay patented. Simula ng malawakang paggamit ng mga steam engine.

1780s: Ang batas ng Coulomb ay natuklasan at pinatunayan ng mga tumpak na eksperimento.

Ang buong kasaysayan ng pag-unlad ng pisika, pati na rin ang natural na agham, ay maaaring nahahati sa tatlong yugto - pre-classical, classical at moderno.

Yugto ng pre-classical physics minsan tinatawag na pre-scientific. Gayunpaman, ang pangalang ito ay hindi maituturing na makatwiran: ang mga pangunahing buto ng pisika at natural na agham sa pangkalahatan ay naihasik noong sinaunang panahon. Ang yugtong ito ang pinakamahaba: sinasaklaw nito ang panahon mula sa panahon ni Aristotle (IV siglo BC) hanggang sa katapusan ng ika-16 na siglo.

Ang simula ng yugto ng klasikal na pisika na nauugnay sa mga gawa ng siyentipikong Italyano na si Galileo Galilei, isa sa mga tagapagtatag ng eksaktong natural na agham, at mga gawa ng Ingles na matematiko, mekaniko, astronomo at pisiko na si Isaac Newton, ang nagtatag ng klasikal na pisika. Ang ikalawang yugto ay tumagal ng halos tatlong siglo hanggang sa katapusan ng ika-19 na siglo.

Sa simula ng ika-20 siglo. nakuha ang mga resulta ng eksperimental na mahirap ipaliwanag sa loob ng balangkas ng klasikal na kaalaman. Samakatuwid ito ay ganap na iminungkahi bagong diskarte - dami, batay sa discrete concept. Ang quantum hypothesis ay unang ipinakilala noong 1900 ng German physicist na si Max Planck, na bumaba sa kasaysayan ng pag-unlad ng physics bilang isa sa mga tagapagtatag ng quantum theory. Sa pagpapakilala ng konsepto ng quantum, nagsisimula ang ikatlong yugto sa pag-unlad ng pisika - yugto ng modernong pisika , kabilang ang hindi lamang quantum, kundi pati na rin ang mga klasikal na konsepto.

Yugto ng pre-classical physics Binuksan ni Aristotle ang geocentric system ng mga globo ng mundo, na ipinanganak sa ideolohikal na lupa na inihanda ng kanyang mga nauna. Ang paglipat mula sa egocentrism - isang saloobin patungo sa mundo na nailalarawan sa pamamagitan ng pagtutok sa indibidwal na "I" - sa geocentrism ay ang una at, marahil, ang pinakamahirap na hakbang patungo sa paglitaw ng natural na agham. Ang direktang nakikitang hemisphere ng kalangitan, na nililimitahan ng lokal na abot-tanaw, ay dinagdagan ng isang katulad na invisible na hemisphere sa buong celestial na globo. Ang mundo ay naging mas kumpleto, ngunit nanatiling limitado sa celestial sphere. Alinsunod dito, ang Earth mismo, laban sa natitirang bahagi ng (celestial) spherical Universe bilang patuloy na sumasakop sa isang espesyal, sentral na posisyon dito at ganap na hindi gumagalaw, ay nagsimulang ituring na spherical. Kinailangan naming aminin hindi lamang ang posibilidad ng pagkakaroon ng mga antipode - mga naninirahan sa mga bahaging magkasalungat na diametrically globo, ngunit gayundin ang pangunahing pagkakapantay-pantay ng lahat ng makalupang naninirahan sa mundo. Ang ganitong mga ideya, na higit sa lahat ay haka-haka sa kalikasan, ay nakumpirma nang maglaon - sa panahon ng mga unang paglalakbay sa buong mundo at mahusay na mga pagtuklas sa heograpiya sa pagliko ng ika-15 at ika-16 na siglo, nang ang napaka-geocentric na pagtuturo ni Aristotle kasama ang canonical system of ideal. pantay na umiikot na mga celestial sphere na sinasalita sa isa't isa sa pamamagitan ng pag-ikot ng kanilang mga axes, na may pangunahing magkaibang pisika o mekanika para sa mga terrestrial at celestial na katawan, ay nabubuhay sa mga huling taon nito.

Halos isa't kalahating libong taon ang naghihiwalay sa nakumpletong geocentric system ng sinaunang Greek astronomer na si Claudius Ptolemy (c. 90-c. 160) mula sa medyo perpektong heliocentric system ng Polish mathematician at astronomer na si Nicolaus Copernicus. Sa gitna ng heliocentric system ay hindi ang Earth, ngunit ang Araw. Ang tuktok ng heliocentric system ay ang mga batas ng planetary motion na natuklasan ng German astronomer na si Johannes Kepler, isa sa mga lumikha ng modernong natural na agham.

Ang mga pagtuklas sa astronomya ni Galileo Galilei, ang kanyang mga pisikal na eksperimento at ang mga pangunahing batas ng mekanika na binuo ni Isaac Newton ang naglatag ng pundasyon yugto ng klasikal na pisika, na hindi maaaring paghiwalayin ng isang malinaw na hangganan mula sa unang yugto. Ang pisika at natural na agham sa pangkalahatan ay nailalarawan sa progresibong pag-unlad: Ang mga batas ni Kepler ay ang korona ng sistemang heliocentric na may napakahabang kasaysayan na nagsimula noong sinaunang panahon; Ang mga batas ni Newton ay nauna sa mga batas ni Kepler at mga gawa ni Galileo; Natuklasan ni Kepler ang mga batas ng planetary motion bilang resulta ng natural na lohikal at historikal na paglipat mula sa geocentrism tungo sa heliocentrism, ngunit hindi kung wala ang heuristic na ideya ng Aristotelian mechanics. Ang mekanika ni Aristotle ay nahahati sa makalupa at makalangit, i.e. ay walang wastong pundamental na pagkakaisa: ang Aristotelian mutual opposition ng Earth at Heaven ay sinamahan ng isang pundamental na pagsalungat ng mga batas ng mekanika na may kaugnayan sa kanila, na sa gayon ay naging pangkalahatang salungat sa loob at hindi perpekto. Pinabulaanan ni Galileo ang pagsalungat ng Aristotelian sa pagitan ng Lupa at Langit. Iminungkahi niya na ang ideya ni Aristotle ng inertia, na nagpapakilala sa pare-parehong paggalaw ng mga celestial body sa paligid ng Earth, ay ilapat sa mga terrestrial body kapag malaya silang gumagalaw sa pahalang na direksyon.

Sina Kepler at Galileo ay dumating sa kanilang sariling mga kinematic na batas, na paunang natukoy na Newtonian mechanics na sa panimula ay pareho para sa terrestrial at celestial body. Ang mga batas ni Kepler at ang batas ni Newton ng unibersal na grabitasyon ay nagsilbing batayan para sa pagtuklas ng mga bagong planeta. Kaya, ayon sa mga resulta ng mga obserbasyon ng mga paglihis sa paggalaw ng planetang Uranus, na natuklasan noong 1781 ng English astronomer na si William Herschel (1738-1822), ang English astronomer at mathematician na si John Adams (1819-1892) at ang French astronomer.

Ben Le Verrier (1811-1877) nang nakapag-iisa at halos sabay-sabay na hinulaang teoretikal ang pagkakaroon ng post-uranian na planeta, na natuklasan noong 1846 ng German astronomer na si Johann Halle (1812-1910). Ito ay tinatawag na Neptune. Noong 1915, ang Amerikanong astronomo na si Percival Lovell (1855-1916) ay nagkalkula at nag-organisa ng paghahanap para sa ibang planeta. Natuklasan ito noong 1930 ng isang batang Amerikanong mahilig sa astronomy, si Clyde Tombaugh. Ang planetang ito ay pinangalanang Pluto.

Ang yugto ng klasikal na pisika ay nailalarawan sa pamamagitan ng mga pangunahing tagumpay hindi lamang sa klasikal na mekanika, kundi pati na rin sa iba pang mga larangan: thermodynamics, molecular physics, optika, kuryente, magnetism, atbp. Pangalanan natin ang pinakamahalaga sa kanila:

• * itinatag ang mga batas sa pang-eksperimentong gas;
• * isang equation para sa kinetic theory ng mga gas ay iminungkahi;
• * binuo ang prinsipyo ng pare-parehong pamamahagi ng enerhiya sa mga antas ng kalayaan, ang una at ikalawang batas ng thermodynamics;
• * natuklasan ang mga batas ng Coulomb, Ohm at electromagnetic induction;
• * nabuo ang teorya ng electromagnetic;
• * ang phenomena ng interference, diffraction at polarization ng liwanag ay nakatanggap ng wave interpretation;
• * ang mga batas ng pagsipsip at pagkakalat ng liwanag ay nabuo.

Siyempre, maaari nating pangalanan ang iba pang kapantay na mahalagang natural na mga nakamit na pang-agham. Sumasakop sa isang espesyal na lugar sa pisika teorya ng electromagnetic, binuo ng namumukod-tanging English physicist na si J.K. Maxwell, tagalikha ng teorya ng klasikal na electrodynamics, isa sa mga tagapagtatag ng statistical physics. Itinatag din niya ang istatistikal na pamamahagi ng mga molekula ayon sa bilis, na ipinangalan sa kanya. Ipinaliwanag ng teorya ng electromagnetic field (mga equation ni Maxwell) ang maraming kilalang phenomena noong panahong iyon at hinulaan ang electromagnetic na katangian ng liwanag. Ang electromagnetic theory ni Maxwell ay halos hindi maihahambing sa isa pang mas makabuluhan sa classical physics. Gayunpaman, ang teoryang ito ay naging hindi makapangyarihan.

SA huli XIX V. Sa panahon ng isang eksperimentong pag-aaral ng radiation spectrum ng isang ganap na itim na katawan, isang pattern ng pamamahagi ng enerhiya ay itinatag. Ang mga resultang curve ng pamamahagi ay may pinakamataas na katangian, na lumipat patungo sa mas maiikling alon habang tumataas ang temperatura. Ang ganitong mga eksperimentong resulta ay hindi maipaliwanag sa loob ng balangkas ng klasikal na Maxwellian electrodynamics. Ang problemang ito ay pinangalanan "ultraviolet catastrophe".

Ang isang paliwanag na naaayon sa eksperimento ay iminungkahi noong 1900 ni Max Planck. Bakit kailangan niyang iwanan ang pangkalahatang tinatanggap na posisyon ng klasikal na pisika na ang enerhiya ng anumang sistema ay patuloy na nagbabago lamang, i.e. tumatagal ng anumang arbitraryong malapit na mga halaga. Alinsunod sa quantum hypothesis na iniharap ni Planck, ang mga atomic oscillator ay naglalabas ng enerhiya hindi tuloy-tuloy, ngunit sa ilang mga bahagi - quanta, at ang enerhiya ng quantum ay proporsyonal sa dalas.

Ang isang tampok na katangian ng yugto ng modernong pisika ay na, kasama ng mga klasikal, ang mga konsepto ng quantum ay umuunlad. Sa batayan ng quantum mechanics, maraming microprocesses na nagaganap sa loob ng atom, nucleus at elementary particles ang ipinaliwanag - lumitaw ang mga bagong sangay ng modernong pisika: quantum electrodynamics, quantum theory of solids, quantum optics at marami pang iba.

Sa isa sa kanyang mga artikulo, isinulat ni M. Planck ang tungkol sa kung paano sa kanyang kabataan (sa paligid ng 1880), ang isang iginagalang na propesor ay hindi nagpayo sa pag-aaral ng pisika, na naniniwala na sa pisika ang natitira ay upang punasan ang alikabok mula sa umiiral na mga pisikal na instrumento, dahil ang pangunahing bagay ay ginawa na. Ito ay malinaw na ngayon: ang propesor ay mali sa kanyang mga pagtataya - ang ika-20 siglo ay nagdala ng maraming magagandang pagtuklas sa pisika, na nagpasiya ng maraming mga promising direksyon para sa pag-unlad ng iba't ibang sangay ng natural na agham.

Naglalaro ng mahalagang papel sa pagbuo ng mga konseptong quantum mechanical quantum theory ng photoelectric effect, iminungkahi ni A. Einstein noong 1905. Ito ay para sa gawaing ito at kontribusyon sa teoretikal na pisika, at hindi para sa teorya ng relativity, iginawad siya ng Nobel Prize sa Physics noong 1921.

Ang mga namumukod-tanging siyentipiko ay gumawa ng isang makabuluhang kontribusyon sa pag-unlad ng modernong pisika, kabilang sa mga ito ay ang Danish physicist na si Niels Bohr (1885-1962), na lumikha ng quantum theory ng atom, at ang German theoretical physicist na si Werner Heisenberg (1901-1976), na bumalangkas ng uncertainty principle at nagmungkahi ng matrix version ng quantum mechanics , Finnish theoretical physicist na si Erwin Schrödinger (1887-1961), na bumuo ng wave mechanics at nagmungkahi ng basic equation nito (Schrödinger equation), English physicist na si Paul Dirac, na bumuo ng relativistic theory of electron motion at sa batayan nito ay hinulaan ang pagkakaroon ng positron, ang Ingles na pisisista na si Ernest Rutherford (1871 -1937), na lumikha ng doktrina ng radyaktibidad at istruktura ng atom, at marami pang iba.

Sa mga unang dekada ng ika-20 siglo. Ang radioactivity ay pinag-aralan at ang mga ideya tungkol sa istruktura ng atomic nucleus ay iniharap. Noong 1938, isang mahalagang pagtuklas ang ginawa: Natuklasan ng mga radiochemist ng Aleman na sina O. Hahn at F. Strassmann ang fission ng uranium nuclei kapag na-irradiated ng mga neutron. Ang pagtuklas na ito ay nag-ambag sa mabilis na pag-unlad ng nuclear physics, ang paglikha ng nuclear weapons at ang pagsilang ng nuclear energy.

Sa pag-aaral ng mga proseso ng nukleyar, ang mga particle detector ay may mahalagang papel, kabilang ang Cherenkov counter, ang prinsipyo ng pagpapatakbo kung saan ay batay sa Cherenkov-Vavilov light radiation, na nangyayari kapag ang mga sisingilin na particle ay gumagalaw sa isang sangkap sa bilis na lumampas sa bilis ng phase ng liwanag sa loob nito. Ang radiation na ito ay natuklasan noong 1934 ng ating kababayan, ang physicist na si P.A. Cherenkov (1904-1990), Nobel Prize laureate noong 1958, sa ilalim ng pamumuno ng Academician SI. Vavilov (1891-1951), tagapagtatag paaralang pang-agham pisikal na optika.

Isa sa pinakamalaking tagumpay sa pisika noong ika-20 siglo. - ito ay, siyempre, nilikha noong 1947. transistor Ang mga natatanging Amerikanong pisiko na sina D. Bardeen, W. Brattain at W. Shockley, ay iginawad ang Nobel Prize sa Physics noong 1956. Sa pag-unlad ng pisika ng semiconductor at paglikha ng transistor, isang bagong teknolohiya ang ipinanganak - semiconductor, at kasama nito ang isang promising, mabilis na pagbuo ng sangay ng natural na agham - microelectronics. Noong 1958, ang unang integrated circuit ay binuo sa anyo ng isang silikon na solong kristal na wafer na may isang lugar ng ilang square centimeters, kung saan matatagpuan ang dalawang transistor at RC circuit. Ang isang modernong microprocessor na may sukat na 1.8 cm ay naglalaman ng mga 8 milyong transistor. Kung ang mga sukat ng mga elemento ng unang transistors ay mga fraction ng isang milimetro, ngayon sila ay katumbas ng 0.35 microns. Ito ay isang modernong teknolohikal na antas. Kamakailan lamang, ang teknolohiya para sa pagbuo ng mga elemento na may sukat na nanometer ay binuo.

Paglikha mga quantum generator batay sa stimulated na paglabas ng mga atomo at molekula - isa pa pangunahing tagumpay mga pisiko noong ika-20 siglo Ang unang quantum generator batay sa mga molekula ng ammonia - isang pinagmumulan ng electromagnetic radiation sa hanay ng microwave (maser) - ay binuo noong 1954 ng mga Russian physicist na si N.G. Basov, A.M. Prokhorov at ang Amerikanong siyentipiko na si C. Townes. Noong 1964, ginawaran sila ng Nobel Prize sa Physics para sa gawaing ito. Sa ngayon, maraming mga pagbabago ng mga generator ng quantum ang binuo, kabilang ang mga optical quantum generator, na tinatawag na mga laser, nakatanggap ng malawak na praktikal na aplikasyon. Ang mga natatanging laser ay lumitaw - kemikal, atomic at iba pa, na nagbubukas ng mga promising na lugar ng teknolohiya ng laser.

Mataas na temperatura superconductivity, natuklasan noong 1986 ng German physicist na si G. Bednorz at ng Swiss scientist na si A. Müller, na ginawaran ng Nobel Prize noong 1987, ay walang pag-aalinlangan. pambihirang tagumpay modernong natural na agham. Ang paglikha ng isang pinag-isang teorya ng mga pangunahing pakikipag-ugnayan, ang kontrol ng thermonuclear fusion - ito at maraming iba pang mga problema ng modernong pisika ay binibigyang pansin, at ang mga siyentipiko mula sa maraming mga bansa ay nakikibahagi sa paglutas ng mga ito.